電力穩(wěn)壓改造方案研究

張 文 旭

[無錫廣播電視集團(臺), 江蘇 無錫　214061]

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電力穩(wěn)壓改造方案研究

張 文 旭

[無錫廣播電視集團(臺), 江蘇 無錫214061]

摘要：結(jié)合某市廣電項目供電系統(tǒng)穩(wěn)壓改造工程的具體案例,介紹了供配電布局和產(chǎn)生電壓不穩(wěn)定的原因,詳細(xì)分析了幾種電力穩(wěn)壓改造方案的優(yōu)缺點。提出穩(wěn)壓聯(lián)絡(luò)柜二次改良的改造方案,配置于燈光的變壓器可同時承擔(dān)工藝用電的負(fù)荷,滿足了工藝用電對電壓穩(wěn)定的要求,并實現(xiàn)配置于工藝的變壓器和配置于燈光的變壓器互為備用,節(jié)約了變壓器自身負(fù)載運行耗費的電能。

關(guān)鍵詞：電力穩(wěn)壓; 改造方案; 穩(wěn)壓聯(lián)絡(luò)柜; 變壓器

0引言

電網(wǎng)電壓的較大波動,會導(dǎo)致某些對電壓較為敏感的電氣設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重影響,甚至不能正常工作。因而,必須采取有效措施,把電壓穩(wěn)定在設(shè)定值范圍之內(nèi)。本文結(jié)合某市廣電項目供電系統(tǒng)的具體實例,研究了電力穩(wěn)壓改造方案。

1供配電布局與電壓狀態(tài)

1.1供電布局

某市廣電項目用電負(fù)荷屬一級負(fù)荷。因此,在設(shè)計上采取用一備一兩路進線方式,分別有兩個不同供電變電站的變壓器各送一路l0 kV電源至廣電變電所。供電布局如圖1所示。

圖1　供電布局

1.2配電布局

廣電項目內(nèi)部配電共用4臺變壓器,總?cè)萘繛? 400 kVA,具體配置如下:1臺供普通照明用電,變壓器容量為400 kVA;1臺供動力用電,變壓器容量為500 kVA;2臺供演播廳用電,其中工藝制作設(shè)備運行用電和燈光用電各1臺(250 kVA),2臺變壓器各自專用,又互為備用。

2產(chǎn)生電壓不穩(wěn)定的原因

2.1外部環(huán)境因素

該廣電項目座落于郊區(qū),處于供配電壓不穩(wěn)定的區(qū)域,因此電壓起伏幅度較大。外部供電變壓器的電壓設(shè)計值為10 kV(±5%),而實際變化值為9.5～11.3 kV。

2.2演播廳內(nèi)部因素

在設(shè)計演播廳的變壓器配置類型與線路布局時,一方面考慮到工藝流程所需的各種電子設(shè)備較精密,對電壓的穩(wěn)定性要求較嚴(yán)苛;另一方面考慮到外部供電的電壓不穩(wěn)定。為防止由于電壓起伏的波動而影響工藝設(shè)備的正常運行,配置于工藝用電的變壓器選用有載調(diào)壓SZ-△Yo-11型變壓器(工藝變壓器)。該類型變壓器的優(yōu)點是供電電壓不穩(wěn)定時,可根據(jù)實際需求帶負(fù)荷自動/手動調(diào)節(jié)電壓,保持電壓的基本穩(wěn)定。同時,設(shè)計人員考慮到燈光強弱會造成負(fù)荷較大的波動(燈光大多由晶閘管控制),配置于燈光用電的變壓器選用△/Yo-11型變壓器(燈光變壓器)[1-2]。該變壓器對晶閘管產(chǎn)生的高次諧波有一定的隔離作用,可防止部分高次諧波竄入高壓,影響其他負(fù)載電壓的穩(wěn)定。根據(jù)工藝和燈光用電的不同需求和特性,選用不同類型的變壓器進行配置,作為單項考慮,該設(shè)計方案較為合理,但把這兩種類型變壓器設(shè)計互為備用,將會埋下隱患。假設(shè)燈光變壓器發(fā)生故障,工藝變壓器承擔(dān)部分(或全部)必要的燈光用電負(fù)荷。如果工藝變壓器發(fā)生故障,燈光變壓器承擔(dān)部分重要工藝設(shè)備運行的負(fù)荷,就會出現(xiàn)問題。因為節(jié)目制作和播出等設(shè)備需要24 h不間斷運作,并且工藝設(shè)備對電壓的波動較敏感,而燈光變壓器又不具備調(diào)節(jié)電壓的功能,加上有時由于燈光用電負(fù)荷的不確定性而會加重電壓的波動,這就無法確保工藝設(shè)備全天安全、高效運行[3]。

為了解除隱患,確保采編播設(shè)備及演播廳始終處于安全、高效的運行狀態(tài),須對演播廳的供電系統(tǒng)進行穩(wěn)壓改造。

3方案設(shè)計

3.1多種設(shè)計方案的優(yōu)缺點

(1) 將燈光用△/Yo-11型變壓器更換成有載調(diào)壓SZ-△Yo-11型變壓器,其優(yōu)點是無需另行占用場地,改造簡易方便,但存在如下缺點:① 投入成本較高,需6～7萬元;② 有載調(diào)壓的電壓取樣需從燈光電源互感器中獲得,而燈光強弱變化較大時會導(dǎo)致負(fù)載量有較大的波動,不能正確反映工藝部分的實際電壓數(shù)據(jù);③ 當(dāng)變壓器帶負(fù)荷調(diào)壓時,工藝和燈光的用電總負(fù)荷會加重分接開關(guān)的負(fù)擔(dān),而燈光負(fù)荷本身對電壓的要求并不高,因此原配置于燈光的分接開關(guān)負(fù)荷功能并不強,這就需要更換原有的分接開關(guān),但會增加工作量和成本開支。

(2) 加裝一臺有載調(diào)壓SZ-△Yo-11型變壓器,如圖2所示。

圖2　加裝有載調(diào)壓型變壓器設(shè)計方案

2臺同類型變壓器都具備有載調(diào)壓功能,并都能獨立承擔(dān)工藝用電負(fù)荷及部分必要的燈光用電負(fù)荷,因此可以互為備用,消除了原有工藝變壓器若發(fā)生故障,需要燈光變壓器承擔(dān)工藝用電負(fù)荷而造成的諸多問題,并可滿足以后進一步發(fā)展的需求。因為2臺同類型的有載調(diào)壓變壓器同時運行,可承擔(dān)更多工藝和燈光用電所需的負(fù)荷。有載調(diào)壓變壓器占地面積較大,工程復(fù)雜,工作量大,工期長,投入成本更高(約需10萬元),且原工藝有載調(diào)壓變壓器發(fā)生故障的幾率并不高,一般情況下處于閑置狀態(tài)。

(3) 加裝一臺普通聯(lián)絡(luò)柜,如圖3所示。

圖3　加裝普通聯(lián)絡(luò)柜設(shè)計方案

該改造方案的優(yōu)點是線路改動少,施工方便,工作量小,投入成本低(約3萬元),且能基本滿足負(fù)荷需求,但需要另行占用場地,且接線較為復(fù)雜。

(4) 以穩(wěn)壓聯(lián)絡(luò)柜更替原有的普通聯(lián)絡(luò)柜。

該改造方案的投資成本低(約4萬元),利用普通聯(lián)絡(luò)柜的位置,解決內(nèi)部變電所空間狹小的問題,且施工方便。

通過對上述幾種改造方案的分析和對比,本文采用第4種電力穩(wěn)壓改造方案,但不能立即實施,而必須首先向廠方提出對穩(wěn)壓聯(lián)絡(luò)柜進行改良的要求。因為通過對原理圖的研究,發(fā)現(xiàn)這種穩(wěn)壓聯(lián)絡(luò)柜不能完全滿足演播廳用電負(fù)荷的實際需求。

3.2穩(wěn)壓聯(lián)絡(luò)柜改良方案

3.2.1第一次改良方案

第一次改良設(shè)計方案如圖4所示。

圖4　第一次改良方案

(1) 當(dāng)燈光變壓器發(fā)生故障時,可通過回路①由工藝變壓器轉(zhuǎn)供部分重要的燈光用電負(fù)載(相當(dāng)于普通聯(lián)絡(luò)柜功能)。

(2) 當(dāng)工藝變壓器發(fā)生故障時,可通過回路②由燈光變壓器經(jīng)過穩(wěn)壓后提供給工藝重要設(shè)備所需的穩(wěn)定電壓用電負(fù)載。

通過對原穩(wěn)壓聯(lián)絡(luò)柜的改造,解除了假如工藝變壓器發(fā)生故障,需要由燈光變壓器轉(zhuǎn)供工藝用電負(fù)荷所造成的諸多問題。穩(wěn)壓聯(lián)絡(luò)柜自身發(fā)生故障,就會出現(xiàn)斷電現(xiàn)象,妨礙工藝部分的正常運行。

3.2.2第二次改良方案

(1) 第二次改良方案是在第一次改良的基礎(chǔ)上增設(shè)了回路③,如圖5所示。

圖5　第二次改良方案

(2) 功能:當(dāng)穩(wěn)壓聯(lián)絡(luò)柜發(fā)生故障停止工作時,電源可自動轉(zhuǎn)換到回路③進行直通輸送,可確保工藝部分的持續(xù)供電。

(3) 工作原理與操作方法:

① 工藝變壓器轉(zhuǎn)供電原理。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2置于“II”時,由工藝柜提供操作電源,中間繼電器K1和時間繼電器KT1同時吸合。QF1在K1常開觸點作用下動作合閘QS2-QF1-QS1,實現(xiàn)直通。合閘后在KT延時斷開觸點作用下,K1斷開,使QF1失電,保證合閘線圈安全。A#-B#接點的作用在于使QF20和QF10實現(xiàn)聯(lián)鎖,當(dāng)QF10和QF20均處于合閘狀態(tài)時,A#-B#接點斷開,保證QF1、QF2不能合閘,防止2臺變壓器并列運行而造成事故。

② 燈光變壓器轉(zhuǎn)供電原理。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“Ⅰ”時,中間繼電器K2和時間繼電器KT2同時吸合,促使QF2和KM2同時合閘,電能通過QSl-QF2-穩(wěn)壓器-QS2進行直通。此時,聯(lián)絡(luò)柜處于穩(wěn)壓狀態(tài)。C#-D#接點的作用在于促使QF10與QF20的輔助觸點實現(xiàn)聯(lián)鎖。當(dāng)QF20不合閘而QF10合閘時,穩(wěn)壓器起動穩(wěn)壓工作;當(dāng)QF20合閘而QF10不合閘時,穩(wěn)壓器不能起動工作;當(dāng)QF20、QF10都處于合閘狀態(tài)時,QF2不能合閘。

③ 當(dāng)穩(wěn)壓裝置發(fā)生故障時,保護板可自動檢測,并推動繼電器K6動作,使KM2分閘而KM1合閘,將補償線圈短路,電源由QSl-QF2-KM1-QS2進行直通。警鈴和指示燈有利于值班人員在第一時間內(nèi)排除故障。故障清除后,可使回路恢復(fù)穩(wěn)壓,正常情況下也可使電能經(jīng)過QSl-QF2-KM1-QS2,實現(xiàn)直通。

④ 當(dāng)工藝、燈光變壓器都在正常供電時,可使QS1、QS2、QF1、QF2均處于斷開狀態(tài)。整個穩(wěn)壓聯(lián)絡(luò)柜的各種用/停電狀態(tài)都有指示燈及標(biāo)牌指示,便于監(jiān)視與操作。

4結(jié)語

廣電項目通過二次改良后的穩(wěn)壓聯(lián)絡(luò)柜更替原有普通聯(lián)絡(luò)柜,采用穩(wěn)壓方案改造后,燈光變壓器可同時承擔(dān)工藝用電的負(fù)荷,滿足了工藝用電對電壓穩(wěn)定的要求,且該穩(wěn)壓聯(lián)絡(luò)柜自身發(fā)生故障時能自動轉(zhuǎn)換電源流向,實現(xiàn)直通,確保了廣播、電視的全天候制作和播出。

現(xiàn)只需一臺變壓器就能滿足于采、編、播及演播廳用電總負(fù)荷的需求,實現(xiàn)了工藝變壓器和燈光變壓器互為備用,為變壓器檢修贏得了足夠時間,同時節(jié)約了一臺變壓器負(fù)載運行自身耗費的電能。一臺250 kVA變壓器空載運行耗電量為4 kWh,而一臺180 kVA的改良型穩(wěn)壓聯(lián)絡(luò)柜空載運行的耗電量為2.7 kWh,相差1.3 kWh,故每年可為國家減少11 388 kWh的電能損失。

參考文獻(xiàn)

[1]吳世德.電子變壓器原理分析及穩(wěn)壓設(shè)計[J].電源技術(shù)研究與設(shè)計,2014,38(12):2340-2342.

[2]李傳森.靜止型無功補償裝置在礦變電所的應(yīng)用[J].科技信息,2011(7):776.

[3]裘之青.一種實用的穩(wěn)壓變壓器[J].電子元器件應(yīng)用,2002,5(4):32-33.

Research on the Reformed Project of Power Voltage Stabilization

ZHANGWenxu

(Wuxi Broadcasting and TV Station, Wuxi 214061, China)

Abstract：Combining by the voltage stabilization reformed project of power supply system for City Broadcasting and TV station,this paper introduced the layout of power supply and distribution and the cause of voltage instability. The advantages and disadvantages of several reformed schemes were analyzed.The reformed project which uses the secondary modified stabilization voltage connecting cabinet was proposed.The transformer of lighting configuration undertakes the loads of process electricity to meet the stabilization voltage requirements of process electricity. The transformer of lighting configuration and transformer of process configuration are spare to each other which saves the consumption electricity of transformer’s load operation.

Key words:power voltage stabilization; reformed project; stabilization voltage connecting cabinet; transformer

收稿日期：2015-08-24

DOI：10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.04.006

中圖分類號：TU 852

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1674-8417(2016)04-0024-04